Deterioro De Una Base Estabilizada con Asfalto Por Factores del Medio Ambiente.
Proyecto de grado para optar al Título de tecnólogo en topografía
Director proyecto: Ingeniero Julio Bonilla
Jorge Ernesto Corradine Gilbert Alberto Espitia
Por Factores del Medio Ambiente.
Presentado por: Jorge Ernesto Corradine Gilbert Alberto Espitia Gamba
Director:
Ingeniero Julio Bonilla
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA COLOMBIA
Dedicatorias
Jorge Corradine
Gracias a esas personas importantes en mi vida, que siempre estuvieron listas para brindarme toda su ayuda, ahora me toca regresar un poquito de todo lo inmenso que me han otorgado. Con todo mi cariño este proyecto de grado se lo dedicamos a ustedes:
Mamá Sonia Acosta Abuela Carlota Abelló
Gilbert Espitia
Agradecimientos
El desarrollo de este proyecto se hizo posible por la colaboración y aportes de algunas personas que invirtieron tiempo, esfuerzo y creatividad.
A los Ingenieros Wilmar Fernández, Ingeniero Julio Bonilla, Ingeniero Humberto Valbuena quienes, con todos sus conocimientos y dedicación, realizaron las sugerencias y recomendaciones acertadas que permitieron el desarrollo y conclusión exitosa del presente trabajo.
Al Ingeniero Hugo Rondón, por haber colaborado con los ensayos de laboratorio en la Universidad Católica de Colombia
Tabla de contenido
CAPITULO 1 ... 7
1.1. INTRODUCCION... 7
1.2. OBJETIVOS ... 9
1.2.1. Objetivos generales ... 9
1.2.2. Objetivos específicos ... 9
CAPITULO 2 ... 10
Marco teórico y de antecedentes ... 10
2.1. Marco teórico ... 10
2.1.1Características de la base estabilizada con asfalto ... 10
2.1.2. Suelos adecuados para estabilizar con emulsión asfáltica ... 11
Suelos de grano fino ... 11
Estructura de una vía ... 11
2.1.3. Método Marshall ... 12
2.1.4. Peso Específico ... 13
2.1.5. Gravedad Específica y Absorción del Agregado ... 14
2.2.1. Que es una base ... 15
2.2.2. Que es una subbase ... 15
2.2.3. Materiales granulares ... 15
2.2.4. Granulometría ... 15
2.2.5. Definición de una base estabilizada con asfalto ... 16
2.3. ANTECEDENTES ... 17
2.3.1. El fenómeno de envejecimiento de los asfaltos (Xiomara Vargas y Freddy Reyes 2010) ... 17
2.3.2. Influencia de la temperatura, la granulometría y el agua en la cohesión de mezclas asfálticas (Oscar Javier Reyes Ortiz, Sebastián Millán Montejo 2009) ... 18
CAPITULO 3 ... 21
Metodología ... 21
3.1. Materiales pétreos ... 21
3.1.1. Material granular ... 21
3.1.2. Asfalto ... 22
3.1.3. Diseño base estabilizada con asfalto ... 22
3.2. Diseño experimental ... 23
3.3. Equipo y material empleados en la toma de muestras ... 27
3.4. Metodología para los ensayos de evaluación ... 28
3.4.1 Densidades ... 30
Capítulo 4 ... 32
ENSAYOS DE EVALUACION ... 32
4.1. Resultados de ensayos ... 32
Capítulo 5 ... 44
Análisis de resultados y discusión ... 44
Capítulo 6 ... 48
Conclusiones y recomendaciones ... 48
Bibliografía ... 50
CAPITULO 1
1.1. INTRODUCCION
Las vías son una fuente indispensable para el desarrollo y la sostenibilidad de un país, una ciudad, municipio, pueblo, etc., por lo tanto, el material con el que se fabrican estas vías debe ser muy resistente, durable y de buena calidad.
En una ciudad como Bogotá se hace indispensable unas vías de primer nivel ya que es fuente indispensable para la movilidad de las personas, el comercio y los productos de las diferentes empresas, por ser la capital del país se moviliza una gran cantidad de vehículos tanto pesados como livianos, un ejemplo a la afectación de las vías que provoca la movilización de todo este tráfico son el deterioro de los carriles exclusivos de transmilenio por el peso de estos buses; también en vías principales por afectación de vehículos como volquetas, mixer, mulas y busetas.
Una vía deteriorada trae consecuencias muy graves para la sociedad la falta de desarrollo de las comunidades o localidades, los graves problemas de movilidad, los accidentes de tránsito entre otros.
La composición de materiales que se utilizan en una vía son de gran importancia ya que estos van a evitar en gran parte el deterioro; la selección adecuada de granulares y asfaltos con respecto a la construcción de una estructura de una vía en determinados terrenos, las afectaciones del clima sobre el terreno y los materiales, y de acuerdo a los estudios de tráfico es de gran importancia para evitar el deterioro de la vía y así poder garantizar una adecuada vida útil de la vía en construcción.
Por lo general en la construcción de la estructura de una vía se trabaja con capas de diferentes tipos de materiales granulares como lo son el rajón, la subbase de material granular o suelo seleccionado no tratado, después una capa de base un material granular no tratado o tratado con algún material y por ultimo una superficie asfáltica con agregados.
tareas de la construcción vial; Se utiliza para la conformación de las estructuras de pavimentos, de acuerdo con esto se pretende realizar un estudio para identificar el deterioro y comportamiento que tiene este material con los factores medioambientales, y así poder identificar si es una opción viable para las estructuras de las vías de la ciudad ya que no es muy común que se trabaje en las vías con bases estabilizadas con asfalto por su alto costo y por qué no se tiene certeza de la resistencia y beneficios de esta combinación de materiales.
A partir de esto se desea saber cuál es el deterioro de la base estabilizada con asfalto, teniendo en cuenta las condiciones ambientales a la que va a estar expuesto este material, por medio de Identificación visual, estabilidad y flujo Marshall, peso inicial y peso final, contenido de asfalto; con estos ensayos se pretende estimar el comportamiento y deterioro de este material y ver si es apto para usarse en las vías de Bogotá y zonas de gran humedad como paso de tuberías de alcantarillado o de acueductos y en un futuro determinar, de acuerdo al comportamiento y resistencia a los factores del medio ambiente junto a un mejor comportamiento en la estructura de una vía utilizando un material más resistente en la sub rasante y de paso para proteger redes que no estén a gran profundidad.
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivos generales
Identificar como influyen los factores del medio ambiente en el deterioro de la base estabilizada con asfalto para comprobar si es una opción viable para utilizar en las estructuras de las vías de la ciudad de Bogotá
1.2.2. Objetivos específicos
Identificar cuáles son los elementos ambientales que influyen con mayor incidencia en el deterioro de la base estabilizada con asfalto
Observar y analizar el comportamiento de la base estabilizada con asfalto de acuerdo al comportamiento que tiene este material con el transcurrir del tiempo y las condiciones ambientales.
CAPITULO 2
Marco teórico y de antecedentes
2.1. Marco teórico
2.1.1Características de la base estabilizada con asfalto
El material a utilizar está constituido por un suelo del tipo grava arenosa. Se define como base una capa de agregados pétreos muy bien graduados y provenientes de un proceso de producción mecanizado de chancado y selección, homogéneamente revuelto, libre de grumos o terrones de arcilla, de materiales vegetales o de cualquier otro material perjudicial.
La estabilización de suelos es un proceso que se realiza a temperatura ambiente, lo que exige el uso de un asfalto que, bajo tal condición, presente una consistencia apropiada para la mezcla con el suelo, esta característica se logra con 2 productos asfálticos:
1. Emulsión asfáltica
Dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cemento asfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fase continua acuosa.
El emulsificante es un producto que disminuye la tensión entre el asfalto y el agua, permitiendo que el asfalto se mantenga disperso en el agua en forma de pequeños glóbulos
Las moléculas del emulsificante tienen un extremo de naturaleza orgánica que es afín con el asfalto y otro cargado eléctricamente que manifiesta afinidad por el agua. Si esta carga es negativa, la emulsión es aniónica, mientras que, si es positiva, la emulsión se denomina catiónica.
Las emulsiones catiónicas exhiben un comportamiento satisfactorio frente a la mayoría de los agregados pétreos, motivo por el cual son las más utilizadas. El tipo y cantidad del agente emulsificante determinan en gran medida la velocidad con la cual se produce la rotura de la emulsión (separación de las dos fases) Existen emulsiones de rotura rápida (RR), de rotura media (RM) y de rotura lenta (RL).
Las emulsiones apropiadas para la estabilización de suelos son las de rotura lenta. 2. Asfalto espumado
11 Al entrar el agua en contacto con el asfalto caliente se convierte en vapor, el cual queda atrapado dentro de diminutas burbujas de asfalto, formándose una espuma de gran volumen.
Después de algunos segundos, la espuma se enfría y el vapor en las burbujas se condensa causando el colapso y la desintegración de la espuma. Entonces, el cemento asfáltico recupera tanto su volumen inicial como sus propiedades reológicas originales.
2.1.2. Suelos adecuados para estabilizar con emulsión asfáltica
Ø Suelos de grano fino
La posibilidad de estabilizar suelos de grano fino con asfalto depende de su plasticidad y de la cantidad de material que pasa el tamiz # 200.
Un exceso de partículas finas se traduce en una superficie específica muy grande, que exigiría una proporción considerable de asfalto para cubrir la superficie de todas las partículas.
Ø Estructura de una vía
Con el fin de dar aclaración sobre el tema se explica brevemente de que se trata una estructura de una vía la cual se define como estructura construida sobre la subrasante de la vía, para resistir y distribuir los esfuerzos originados por los vehículos y mejorar las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito. Por lo general está conformada por las siguientes capas: subbase, base y rodadura.
Figura N°1 Estructura común de una vía [imagen] Recuperado de
12 2.1.3. Método Marshall
Ensayo para determinar valores de estabilidad y deformabilidad de los pavimentos asfálticos ideado por Bruce G. Marshall del Departamento de Caminos del Estado de Misisipi (EEUU).
El método Marshall fue desarrollado por Bruce Marshall en conjunto con el departamento de Carreteras del Estado de Misisipi (Estados Unidos) a finales del año 1930.
El método de diseño Marshall es aplicable sólo a mezclas en caliente con cementos asfálticos que contengan agregados con tamaño máximo igual o inferior a 25mm.
Antes de tomar las briquetas es necesario verificar que los materiales cumplan con las especificaciones, que la mezcla de agregados cumpla con las especificaciones granulométricas y determinar la densidad real seca de todos los agregados y la del asfalto. Después se hacen 6 briquetas normalizadas de 2 ½” de altura y 4” de diámetro, cada una con porcentajes de asfalto diferentes (3 por cada % de asfalto). Estas se preparan de acuerdo a un procedimiento específico de calentamiento, mezclado y compactación. Cada briqueta compactada se somete a los siguientes ensayos y análisis: cálculo de la densidad; estabilidad y flujo y análisis de vacíos.
Para el cálculo de la estabilidad y flujo las briquetas son ensayadas a 60°C mediante la máquina de ensayo Marshall, aplicándose una carga a velocidad de deformación definida hasta que se produzca la falla. La carga (en N) obtenida de denomina la estabilidad Marshall de la briqueta. La deformación asociada a esta carga se define como el flujo de la briqueta y se expresa en unidades de 0.25 mm.
Los resultados de los ensayos se representan en gráficos de: · Estabilidad v/s de asfalto
· Flujo v/s de asfalto · Densidad v/s de asfalto
· Vacíos en la mezcla v/s de asfalto · VAM v/s % de asfalto
13 comprobarse que se encuentre dentro de los rangos aceptables para los demás parámetros estudiados.
Los elementos que se ocuparan para este ensayo son: pailas para calentar el agregado, bolos para la mezcla de asfalto y agregado, horno, termómetro, balanza, mezclador mecánico, pedestal de compactación, moldes de compactación, martillo de compactación, máquina de ensayo Marshall, baño de agua, sujetador de molde, extractor de briqueta.
El equipo Marshall es un aparato electrónico y está diseñado para aplicar la carga a las briquetas de ensayo a través de unas mordazas semicirculares a una velocidad de deformación de 51 mm por minuto, está equipada con un anillo de prueba calibrado para determinar la carga aplicada, unas mordazas de estabilidad Marshall y un medidor de flujo para determinar la deformación máxima.
Figura N° 2 Universidad católica de Colombia equipo Marshall 2.1.4. Peso Específico
(Norma: ASTM D 70, AASHTO T 228)
14 una tonelada de agregado con bajo peso específico (mayor volumen) que a una tonelada de agregado con un peso específico más alto (menos volumen).
Otra razón importante por la cual es necesario conocer el peso específico de los agregados usados es: que este ayuda en el cálculo de porcentaje de vacíos de aire (espacios de aire) de las mezclas compactadas. Todas las mezclas de pavimentación deben incluir un cierto porcentaje (en volumen) de vacíos o espacios de aire. Estos espacios desempeñan una labor importante en el pavimento terminado. La única manera de calcular el porcentaje de vacíos de aire en un volumen dado de mezcla de pavimentación es midiendo el peso específico de una muestra de la mezcla de pavimentación y luego restando, de su valor, los pesos específicos del agregado y el asfalto que conformará la mezcla. El resultado es una indicación del volumen de vacíos de aire en la muestra.
Todos los agregados son hasta cierto punto porosos. Se ha desarrollado tres tipos de peso específico para tener en cuenta la porosidad del agregado, debido a que esta afecta la cantidad de asfalto que se requiere para cubrir las partículas de agregado y también el porcentaje de vacíos de aire en la mezcla final.
Estos tres tipos son: Peso específico total, Peso específico aparente, y Peso específico efectivo.
La determinación de esta propiedad (peso específico) incluyendo los tres tipos ya mencionados, se logra mediante el ensayo de laboratorio conocido como gravedad específica y absorción del agregado
2.1.5. Gravedad Específica y Absorción del Agregado
15 2.2. MARCO CONCEPTUAL
2.2.1. Que es una base
Base es la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su proximidad con la superficie, debe poseer alta resistencia a la deformación, para soportar las altas presiones que recibe. Se construye con materiales granulares procesados o estabilizados y, eventualmente, con algunos materiales marginales.
2.2.2. Que es una subbase
Subbase es la capa que se encuentra entre la base y la subrasante en un pavimento asfáltico. Debido a que está sometida a menores esfuerzos que la base, su calidad puede ser inferior y generalmente está constituida por materiales locales granulares o marginales.
El material que se coloca entre la subrasante y las losas de un pavimento rígido también se denomina subbase. En este caso, debe permitir el drenaje libre o ser altamente resistente a la erosión, con el fin de prevenir el bombeo. En algunos casos, a esta capa la llaman base.
2.2.3. Materiales granulares
En la estabilización de materiales granulares donde ya existe aporte friccional, el asfalto involucra dos mecanismos:
· Impermeabilización: Crea una membrana que previene o dificulta la entrada del agua, reduciendo la tendencia del material a perder resistencia y módulo en presencia de agua
· Adhesión: Brinda al agregado la cohesión de la cual carece, aumentando la resistencia al corte y a la flexión, así como el módulo elástico.
Sobre las muestras empleadas para determinar el contenido de asfalto, se determinará la composición granulométrica del material estabilizado.
2.2.4. Granulometría
16 Tabla N°1 Resumen de propiedades ingenieriles de las rocas según (cordón y beste)
Tipo de roca
granito, diorita, sienita Buena Buena Regular Buena Buena Basalto, diabasa, gabro Buena Buena Buena Buena Buena Sedimentaria
Caliza dolomita Buena Regular Buena Buena Buena
Arenisca Regular Regular Regular Buena Buena
chert Buena Regular Pobre Regular Regular
Shale Pobre Pobre Pobre Buena Buena
Metamórfica
Gmeiss, Esquisto Buena Buena Buena Buena Buena
Cuarcita Buena Buena Buena Buena Buena
Mármol Regular Buena Buena Buena Buena
Anfibolita Buena Buena Buena Buena Buena
Pizarra Buena Regular Buena Pobre Buena
Tabla N°2 Granulometrías admisibles para la construcción de bases y subbase granulares IDU especificaciones técnicas generales de materiales y construcción para proyectos de infraestructura vial.
TAMIZ ( mm/ U.S Standard) 2.2.5. Definición de una base estabilizada con asfalto
17 Tabla N°3 Instituto nacional de vías requisitos de los Agregados Pétreos para la Base Estabilizada con
Asfalto en Caliente
PROPIEDAD NORMA
INV VALOR
Desgaste en la máquina de los Ángeles E-218 35% máx Perdida en el ensayo de solidez en sulfato de magnesio E-220 18% máx
Limite liquido E-125 25% máx
Índice de plasticidad E-126 3% máx
Equivalente de arena E-133 25% min
Terrones de arcilla y partículas deleznables E-211 2% máx partículas fracturadas mecánicamente E-227 50% min CBR (sin cemento asfáltico)- 95% de la densidad seca máxima, método D
(después de 4 días de inmersión) E-148 60% min
2.3. ANTECEDENTES
2.3.1. El fenómeno de envejecimiento de los asfaltos (Xiomara Vargas y Freddy Reyes 2010)
El fenómeno de envejecimiento de los asfaltos altera las propiedades fisicoquímicas del material y por ende la durabilidad de los pavimentos asfálticos, ocasionando pérdidas económicas debido a deterioros prematuros de las carpetas asfálticas; en consecuencia, este fenómeno complejo ha sido ampliamente estudiado durante más de cien años y puede definirse como un proceso lento que involucra cambios en la composición química del asfalto.
18 temperaturas y lo disminuye a bajas temperaturas así mismo concluyeron que el envejecimiento oxidativo disminuye la susceptibilidad al envejecimiento de los asfaltos deteriora la red del polímero y reduce su efectividad en el incremento de la ductilidad del asfalto en 1989 Petersen oxido muestras de asfalto mediante pruebas de envejecimiento acelerado en película fina tfot y observo que el contenido de la fracción de saturados estimado mediante fraccionamiento Corbett permaneció constante al final del proceso oxidativo y que el nivel de envejecimiento oxidativo índice de envejecimiento y de endurecimiento en las pruebas aceleradas era menor con respecto a la oxidación alcanzada en condiciones reales de servicio deduciendo que estas pruebas oxidativas simuladas reflejan el envejecimiento que ocurre a los asfaltos en las plantas de mezcla en caliente adicionalmente detectaron que el envejecimiento tiene un efecto mínimo en los valores de los módulos de los asfaltos obtenidos a bajas temperaturas 0 c pero a temperaturas superiores 0 70 c observando un marcado descenso del ángulo de fase y concluyendo que los módulos dinámicos de los asfaltos son menos susceptibles a la temperatura después del envejecimiento (Lu y Isacsson 2002).
Yutai 2002 evaluó el envejecimiento de asfaltos de petróleo y de sus compuestos mediante la determinación de la distribución del peso molecular y la estructura molecular concluyendo que los asfáltenos y las resinas son las fracciones más inestables y que hay asfaltos que absorben más oxigeno que otros al comparar las muestras de asfalto entre sí, por su parte vankeerbergen y Thyrion 1989 estudiaron la oxidación de asfaltos del petróleo y asfaltenos a 85 c concluyendo que la velocidad de oxidación de los asfaltos depende del origen de estos y la velocidad de reacción de oxidación disminuye con la extensión de la reacción.
Como perspectivas de trabajo a futuro se encuentra la búsqueda de nuevos modificadores de asfaltos que permita, no solamente mejorar sus propiedades reológicas, sino lograr una mayor durabilidad. El desarrollo de asfaltos nano compuestos está en perfeccionamiento a nivel mundial y en Colombia es una línea de investigación casi inexplorada.
2.3.2. Influencia de la temperatura, la granulometría y el agua en la cohesión de mezclas asfálticas (Oscar Javier Reyes Ortiz, Sebastián Millán Montejo 2009)
19 de los Ángeles, a diferentes temperaturas características de Colombia, en estado seco y húmedo. Entre los resultados obtenidos se determinó que el asfalto modificado presenta mayor cohesión que los asfaltos convencionales, que el agua disminuye la cohesión entre las partículas y el asfalto, sin importar el tipo que se use y que la granulometría md12 presenta mayores pérdidas que la md10.
La cohesión de los asfaltos con el granular se reduce si existe presencia de agua en las mezclas asfálticas estudiadas, pues se presentan mayores pérdidas relativas (estado seco y húmedo) en el caso del asfalto modificado. Sin embargo, los asfaltos convencionales presentan como valor absoluto (cohesión seca o húmeda) mayores pérdidas de cohesión. Este comportamiento se debe a la adhesividad del asfalto con el material granular, que en el caso de los asfaltos modificados es mayor, tal como se observó en la investigación. (Oscar Javier Reyes Ortiz, Sebastián Millán Montejo 2009) 2.4. Marco geográfico
Este trabajo de grado realizó en la Ciudad de Bogotá y a continuación referimos los siguientes datos geográficos ya que las muestras estuvieron expuestas en dicha ciudad. Bogotá se encuentra a una altura de 2.630 metros sobre el nivel del mar, y con un área de 1587 Kms²
Coordenadas Geográficas: Latitud Norte 4°35’56’’57 Longitud Oeste de Greenwich 74°04’51’’30
Coordenadas planas: 1.000.000 metros norte 1.000.000 metros este Temperatura media anual: 14.0° C
Temperatura máxima media anual: 19.9° C Temperatura mínima media anual: 8.2° C Temperatura mínima absoluta: 5.2° C Precipitación media anual: 1.013 mm. Presión atmosférica: 752 milibares. Humedad relativa media anual: 72%
20 presentan variaciones en estos períodos de lluvia debido a los fenómenos climatológicos ocurridos en los últimos tiempos.
21 CAPITULO 3
Metodología
En este capítulo vamos a encontrar la composición de los materiales de la base estabilizada con asfalto, el diseño experimental con el cual se va a llevar a cabo el desarrollo del proyecto, el equipo empleado para la toma de muestras y la metodología para los ensayos de evaluación.
La composición de los materiales de la base estabilizada con asfalto se utilizaron con el fin de poder identificar las características del material con el cual estamos trabajando, inicialmente vamos a encontrar los componentes de los agregados pétreos sus características y tamaños, después se va analizar las características del asfalto, y por último el diseño de la base estabilizada con asfalto para ver las proporciones optimas, las cuales cumplan los requerimientos en cuanto a resistencia y flexibilidad.
Después del análisis de los agregados pétreos y asfalto encontramos el diseño experimental el cual se organizó con el fin de poder llevar a cabo los objetivos planteados en este proyecto y dar conclusión al mismo; después encontraremos la metodología utilizada para la toma de muestras, en la cual se va a observar los elementos y equipos utilizados en la toma de las briquetas y por último en este capítulo se explica la metodología utilizada para los ensayos de evaluación los cuales nos va a mostrar los resultados para poder verificar las densidades, flujo y estabilidad que a la vez nos van a permitir analizar el deterioro con respecto al tiempo de exposición a la intemperie.
3.1. Materiales pétreos
3.1.1. Material granular
Los agregados pétreos y arena empleados en la conformación de la mezcla son acopiados en los patios dispuestos para tal fin en la planta de ICM-Ingenieros en el sector de Bella Escocia en la Cra. 7 calle 236 en límites al norte de la ciudad de Bogotá; estas granulometrías son trabajadas de acuerdo a la norma (INV E-213), adicionalmente el material granular evaluado tiene un color amarillo tamaño de 1 ½’’, su superficie especifica 11.3 m2/kg e Índice de plasticidad 0.0% es decir no plástico, de la misma
manera se observó en la arena su superficie especifica 11.7 m2/kg e Índice de plasticidad
0.0% es decir no plástico.
22
Tabla N° 4. Tamaño material granular N°1
TAMIZ % Pasa triturado % Pasa arena
Tabla N°5 Resultados de laboratorio asfalto 60/70
ENSAYO UNIDAD RESULTADO METODO
VISCOSIDAD A 60 °C CP 146000 ASTM D-4402
DUCTILIDAD 25°C, 5Cm/Min Cm 140 ASTM D-113D SOLUBILIDAD EN TRICLOROETILENO % 99.9 ASTM D-2042 PERDIDA DE MASA (RTFOT % 0.17 ASTM D-2872 3.1.3. Diseño base estabilizada con asfalto
23 mezcla de los agregados con asfalto obteniendo como porcentajes óptimos los siguientes: 3,8% Asfalto, 40.0% arena de trituración y 60.0% material triturado 1 ½’’. De esta mezcla se procedió moldear doce (12) especímenes cilíndricos de 101.6mm de diámetro, por 6.35mm de espesor, estas probetas fueron sometidas a los ensayos de Densidad, Estabilidad y Flujo.
Dichos especímenes se compactaron a una temperatura de 130°C (Norma INV E-748) los resultados del ensayo óptimo se pueden observar en la tabla N°6:
Tabla Nº 6 Resultados ensayo óptimo
% ASFALTO
Tabla Nº7 Resultado extracción cuantitativa de asfalto fuente consorcio vías 2009
EXTRACCION CUANTITATIVA DE ASFALTO INV-E-732-07 METODO A
peso muestra (g) 2042.8
PRUEBA No1 1 PROMEDIO
MASA DE LA PROPORCION DE ENSAYO G 2042.8 MASA DE AGUA EN LA PROPORCION DE ENSAYO G
MASA DEL AGREGADO MINERAL EXTRAIDO G 1949.6 MASA DEL FILTRO ANTES DE ENSAYO G 20.6 MASA DEL FILTRO DESPUES DEL ENSAYO G 21.5
CONTENIDO DE ASFALTO % 4.5 4.5
3.2. Diseño experimental
Para poder responder las preguntas de investigación se planteó la siguiente metodología. Etapa 1
En esta etapa se dedicaron 4 semanas donde se recolecto información preliminar con respecto a las características del material y de estudios previos.
24 · Fase 1
Recolección de información con el fin de saber de qué se compone el material sus características y estudiar las diferentes investigaciones y métodos que se han utilizado para el estudio de materiales asfalticos y bases con el fin de poder elegir el método adecuado para realizar la investigación.
Después de la recolección de la información previa y documentación de los diferentes estudios e investigaciones, se decide elegir el método Marshall ya que este nos va a permitir dar conclusión a los objetivos planteados en este proyecto.
Se procede a la toma de las briquetas de acuerdo a la norma del ensayo Marshall; norma Invias estabilidad y flujo de mezclas asfálticas en caliente empleando el equipo Marshall (INV-748-13).
· Fase 2 duración: 1 día
Pruebas iníciales en esta fase se dedicó una semana
Se realizaron los siguientes ensayos a las primeras seis (6) briquetas peso inicial peso final, peso en el aire, peso en el agua, identificación visual, estabilidad y flujo Marshall. Después de realizadas las pruebas iníciales y de reconocimiento se procedió a dejar las 18 briquetas en un lugar a intemperie para dar inicio a las pruebas para poder cumplir con los objetivos planteados y poder dar cumplimiento a los tiempos estimados y verificación del desgaste de la base estabilizada con asfalto.
Etapa 2
En esta etapa se dedicó a poner en marcha las pruebas y ensayos a realizar
· Fase 3 duración: 4 semanas
Pasado un mes se procedió a realizar pruebas en el laboratorio para verificar el deterioro que se obtuvo durante este periodo
Se realizaron los siguientes ensayos a las siguientes seis (6) briquetas peso inicial peso final, peso en el aire, peso en el agua, identificación visual, estabilidad y flujo Marshall.
· Fase 4 duración: 4 semanas
25 (6) briquetas peso inicial peso final, peso en el aire, peso en el agua, identificación visual, estabilidad y flujo Marshall, tipo de mezcla proporción de granulares más vacíos, tipo de emulsión rompimiento, contenido de asfalto finalmente. Se procedió a registrar datos y confrontar datos obtenidos con los ensayos anteriores e iníciales.
Etapa 3
En esta etapa se dedica a realizar los últimos ensayos a las últimas seis briquetas después de estar expuestas 6 meses a la intemperie y se procede al análisis de datos obtenidos en los diferentes ensayos realizados en las otras etapas para dar conclusión al proyecto y objetivos planteados.
Fase 5 duración: 4 semanas
Pasados seis meses se realizaron pruebas de laboratorio para verificar el deterioro que se obtuvo durante este periodo, se analizaron los siguientes ensayos a las siguientes seis (6) briquetas peso inicial peso final, peso en el aire, peso en el agua, identificación visual, estabilidad y flujo Marshall, y se procedió a registrar datos y confrontar datos obtenidos con los ensayos anteriores e iníciales.
Fase 6 duración: 4 semanas.
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27 3.3. Equipo y material empleados en la toma de muestras
Para la toma de muestras y compactación de las briquetas se utilizaron los siguientes equipos:
Ø Seis moldes metálicos para compactación, con diámetro interior de 101.6 mm y altura de ochenta y siete punto tres (87.3) mm.
Ø Extensión o collarín y una placa de base.
Ø Pedestal de compactación consistente en un bloque de madera, con peso específico relativo aproximado de 0.72, con sección de 20 por 20 cms. y altura de 45 cms., llevando sujeta en su parte superior una placa metálica cuadrada de 2.5 cms. de espesor y 30 cms. por lado, teniendo el pedestal en su parte inferior dispositivos de anclaje para fijarlo en posición vertical sobre una losa rígida de concreto, de tal manera que la placa metálica permanezca en posición horizontal.
Ø Sujetador metálico para los moldes de compactación.
Ø Pisón de compactación con superficie circular apisonado de 98.4 mm. de diámetro.
Ø Se tomaron en total 24 briquetas.
Figura N°4 Elementos utilizados para toma de muestras
Para realizar los ensayos se utilizarán los siguientes equipos.
• Máquina prueba Marshall con capacidad de 3,000 kgs. Accionada con motor eléctrico. • Extensómetro para medir la deformación vertical o flujo del espécimen.
• Dispositivo para extraer los especímenes del molde.
28 • Baño de agua o tanque de saturación con control termostático que mantenga una temperatura entre 20-80 grados centígrados.
• Acondicionador ambiental para mantener la temperatura 25 grados centígrados. • Horno con temperatura controlable hasta 200 grados centígrados.
• Parrilla eléctrica con capacidad para calentar las muestras de agregados hasta 150 Co, con control termostático.
• Balanza de 2 kgs. de capacidad y de 0.1) gramos de sensibilidad. • Balanza de 20 kgs. de capacidad y sensibilidad de 1 gramo.
• Termómetro con cubierta de metal para registrar temperaturas de 10 a 200 Co • Termómetro para el baño de agua que registre temperaturas de 20 a 70 Co • Calibrador tipo máuser, con aproximación de 0.1 mm.
• Equipo de uso general como charolas rectangulares, charolas redondas, cucharas de albañil, cucharones, espátulas, pinzas para vasos, guantes de hule y guantes de asbesto.
Figura N°5. Equipos utilizados para ensayo Marshall Universidad Católica De Colombia
3.4. Metodología para los ensayos de evaluación
29 El procedimiento consiste en la fabricación de briquetas cilíndricas de mezcla asfáltica, de 102mm (4’’) de diámetro y una altura nominal de 63.5mm (2 ½’’),
Figura N°6. Compactador manual Marshall, incluyendo martillo de compactación
Ø Se realiza inspección visual de las briquetas antes de ser ensayadas observando su forma, altura, vacíos que presenta con respecto a las demás briquetas que se van a ensayar y peso inicial.
Ø Se realiza el cálculo con los pesos obtenidos para calcular las densidades, densidad relativa (gravedad especifica) y absorción del agregado de acuerdo a la norma INVIAS (INV E-222-13); esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para determinar la densidad promedio de una cantidad de partículas de agregado fino sin incluir los vacíos entre ellas, la densidad relativa (gravedad especifica) y la absorción del agregado fino.
Ø Para el cálculo de densidades se tiene en cuenta los siguientes datos tomados en el momento de realizar los ensayos los cuales se identifican en los documentos de laboratorio de la siguiente manera:
Peso aire seco = peso en el aire de la muestra seca
Peso aire SSS = peso en aire de la muestra en estado SSS Peso agua SSS=peso en agua de la muestra en estado SSS
30 3.4.1 Densidades
Para el cálculo de las densidades se trabajarán las siguientes formulas: Análisis de densidad de poros
El análisis de densidad-poros para una mezcla comienza con la determinación de la densidad relativa total, “Gmm“ de la mezcla compactada. La “Gmm“ Se determina
de acuerdo a la norma ASTM D2726 e incluye la determinación de la masa de la muestra en aire y la masa de la misma muestra en agua. Se puede utilizar el mismo método para el cálculo de la densidad relativa y la densidad de un testigo o núcleo de un pavimento terminado. La densidad relativa total de una muestra compactada se puede expresar como sigue. Se realiza el ensayo Bulk de cada una de las muestras, con los datos del ensayo se procede a aplicar siguiente formula, para calcular la densidad bulk:
ൌ ൌ െ
Donde: Peso aire seco = Peso en el aire de la muestra seca
Peso aire SSS =Peso en aire de la muestra en estado SSS Peso agua SSS = Peso en agua de la muestra en estado SSS
Ø Se calcula el volumen de agregados, para cada porcentaje de cemento asfaltico utilizado, mediante la formula:
Ψ ൌ כ Donde:
Gmb = Bulk promedio de las tres briquetas Gsb = Gravedad especifica bulk del agregado
Ps = % de agregados = % total - %porcentaje de asfalto
31
Ø Se calcula el volumen de asfalto como porcentaje del volumen total de la probeta. Va=100 - %Vagregados - Pa
Donde :
% Vagregados = % Volumen de agregados
Pa = % total de vacios con respecto al volumen total de la probeta
Ø Se determina el contenido de asfalto efectivo con respecto al peso de la mezcla.
ൌ Ψ െͳͲͲ כ Ψ
Pmm= sumatoria de los porentajes de mezcla 100% Pb = calcular peso especifico de la mezcla
Gmm = peso especifico del asfalto Gb = densidad relativa del asfalto
Gse = gravedad especifica efectiva del agregado Gsb = gravedad especifica bulk del agregado Gb = peso especifico del asfalto
Pba = asfalto absorvido por el agregado
Ø Después de tomados los datos de descripción y densidades se procede a realizar la carga en la prensa Marshall bajo condiciones normalizadas, determinándose su estabilidad y deformación (flujo).
El ensayo Marshall que se realizó, se utiliza el equipo del método tradicional, que emplea u marco de carga con un anillo de carga y un dial para medir la deformación (flujo de las probetas).
Ø Después de realizados se procede a realizar los cálculos de acuerdo a cada una de las normas. de donde se dibujaron las gráficas que se indican a continuación: Tiempo en meses- Peso volumétrico
32 Capítulo 4
ENSAYOS DE EVALUACION
Con el fin de poder realizar este proyecto se plantearon una serie de ensayos de evaluación los cuales nos van a indicar el deterioro que tuvieron las briquetas al ser expuestas a la intemperie y de acuerdo al tiempo y al ensayo que se realizaron, en este capítulo se va a encontrar en la primera parte la inspección visual de las briquetas las cuales nos sirvió para observar el desprendimiento de material y el comportamiento que tuvieron después de estar expuestas a la intemperie de acuerdo al tiempo; después se va a encontrar los resultados que se obtuvieron en el laboratorio de suelos y pavimentos de la universidad católica de Colombia y su respectiva evaluación inicialmente de densidades las cuales nos van a mostrar que tan compactas estaban las briquetas, que concentración de asfalto tenia cada briqueta, los poros de los agregados y de las briquetas los cuales nos van a indicar que concentración o retención de agua y de asfalto pueden tener de acuerdo al transcurrir el tiempo y por último los ensayos y evaluación de estabilidad y flujo, el cual nos va a indicar la deformación y resistencia del material después de estar expuestas.
4.1. Resultados de ensayos
4.1.1 INPECCION VISUAL DE BRIQUETAS
Briquetas primer ensayo
33
Tabla Nº8 Inspección visual briquetas iniciales
Briqueta h (mm) W (gr) Vacíos
1 67 1164 18
2 70 1168 13
3 71 1212 14
4 68 1158 7
5 70 1196 6
6 75 1174 5
En la figura N°7 se observa las 6 briquetas iniciales antes de ser ensayadas en el laboratorio, posteriormente se obtienen los datos detallados en la tabla N°8 después de realizar la inspección visual, pesaje, medida y conteo de vacíos las mismas.
Se observó una cantidad de vacíos significativa lo que indica que el material tomado para hacer las briquetas estaba grueso.
Briquetas ensayo 1 mes
Figura N°8 Foto ensayo briquetas a un (1) mes.
Tabla Nº9 Inspección visual briquetas 1 mes
Briqueta h (mm) W (gr) Vacíos
1 71 1192 3
2 70 1185 13
3 73 1200 2
4 70 1138 7
5 70 1193 6
34 En la figura N°8 se observa las 6 briquetas iniciales antes de ser llevadas a el laboratorio, posteriormente se obtienen los datos detallados en la tabla N°9 después de realizar la inspección visual, pesaje, medida y conteo de vacíos las mismas.
Se observó una cantidad de vacíos significativa menor a las briquetas iniciales lo que indica que el material tomado para las muestras mejoro, estaba más fino.
Briquetas ensayo 3 meses
Figura N°9 Foto ensayo briquetas a los tres (3) meses.
Tabla Nº 10 Inspección visual briquetas 3 meses
Briqueta h (mm) W (gr) Vacíos
1 68 1121 3
2 70 1176 2
3 74 1133 2
4 68 1171 3
5 68 1183 3
6 65 1117 1
En la figura N°9 se observa las 6 briquetas iniciales antes de ser ensayadas en el laboratorio, posteriormente se obtienen los datos detallados en la tabla N°10 después de realizar la inspección visual, pesaje, medida y conteo de vacíos las mismas.
35 Briquetas ensayo 6 meses
Figura N°10 Foto ensayo briquetas a los seis (6) meses.
Tabla Nº11 Inspección visual briquetas 6 meses
Briqueta h (mm) W (gr) Vacíos
1 65 1080 1
2 72 1194 2
3 65 1056 2
4 71 1188 3
5 71 1188 3
6 62 1064 1
36 4.2. Datos crudos ensayos iniciales
En la tabla N°12 se pueden observar los datos de las seis (6) briquetas iniciales sin deterioro, obtenidos después de realizar los ensayos en los laboratorios de la universidad católica de Colombia, en estos primeros datos obtenidos se puede visualizar el porcentaje de asfalto que es 3.8% el cual se va a manejar para todos los ensayos, al igual que el tipo de mezcla 60/70; los datos que se obtienen en los ensayos son la altura de la briqueta, el Peso de la briqueta en aire seca, el Peso de la briqueta en aire SSS, peso briqueta agua, lectura de carga, flujo (1/100).
Tabla N°12 datos ensayos realizados a las seis (6) briquetas iniciales (sin deterioro)
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Porcentaje de asfalto (%) 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80
Tipo de mezcla 60/70 60/70 60/70 60/70 60/70 60/70
Altura de la briqueta (cm) 6.70 7.00 7.10 6.80 7.00 7.50
Peso de la briqueta en aire seca (g) 1164 1168 1212 1158 1196 1174
Peso de la briqueta en aire SSS (g) 1174 1176 1218 1164 1204 1180
peso briqueta agua (g) 610 612 656 624 644 610
lectura de carga 101 88 95 146 85 95
flujo (1/100) 110 130 130 200 230 190
Ø Análisis de densidades a los ensayos iniciales
37 Tabla N°13 Análisis de densidades a los ensayos iniciales (sin deterioro)
código Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Gmb
Densidad relativa total de la muestra
compactada. 2.064 2.071 2.157 2.144 2.136 2.060 Densidad BULK a 25°c INV E 733-13. 2057.64 2064.71 2150.11 2138.01 2129.31 2053.47 Gsb Densidad relativa total del agregado. 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 Gse Densidad relativa efectiva del agregado. 2.343 2.343 2.343 2.343 2.343 2.343 Pba
Absorción de asfalto del agregado
(porcentaje por peso del agregado). 44.219 44.219 44.219 44.219 44.219 44.219 Gmm
Ø Análisis de estabilidad y flujo datos iniciales
Con la información obtenida (ver tabla N°12) se trabaja con la lectura de carga y de flujo (1/100), se procede a realizar el análisis de estabilidad pasando la lectura de carga a Estabilidad en Libras/pulg2 y después a Kg/cm3, el flujo se trabaja solo con el dato
obtenido no requiere ningún tipo de tratamiento de datos, el análisis de datos lo podemos observar en la tabla N°14; esto se hace con el fin de poder graficar y poder ver el comportamiento de deformación de la briqueta y poder ver el comportamiento del material y resistencia con la cual iniciamos los ensayos.
Tabla N°14 Análisis de estabilidad y flujo datos iniciales (sin deterioro)
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
lectura de carga 101 88 95 146 85 95
flujo (1/100) 110 130 130 200 230 190
Estabilidad en Libras/pulg2 4555 3969 4285 6585 3834 4285
38
Ø Datos crudos ensayos al mes de iniciados los ensayos iniciales
En la tabla N°15 se pueden observar los datos obtenidos al realizar los ensayos en la universidad católica de Colombia a las siguientes seis (6) briquetas, estas están fueron expuestas a 1 mes de intemperie, en estos datos obtenidos se puede visualizar el porcentaje de asfalto que es 3.8% el cual se va a manejar para todos los ensayos, al igual que el tipo de mezcla 60/70; los datos que se obtienen en los ensayos son la altura de la briqueta, el Peso de la briqueta en aire seca, el Peso de la briqueta en aire SSS, peso briqueta agua, lectura de carga, flujo (1/100) los cuales se ven en la tabla:
Tabla N° 15 Datos ensayos realizados a las seis (6) briquetas primer mes
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Porcentaje de asfalto (%) 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 Tipo de mezcla 60/70 60/70 60/70 60/70 60/70 60/70 Altura de la briqueta (cm) 7.10 7.50 7.30 7.00 7.00 7.20 Peso de la briqueta en aire seca (g) 1192 1185 1200 1138 1093 1233 Peso de la briqueta en aire SSS (g) 1196 1187 1203 1144 1107 1239 peso briqueta agua (g) 635 618 638 612 580 667
lectura de carga 84 79 58 72 60 100
flujo (1/100) 230 210 160 170 270 150
Ø Análisis de densidades al mes de iniciados los ensayos
39 Tabla N°16 Análisis de densidades a los ensayos al mes de iniciados los ensayos primer mes
Código Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Gmb
Densidad relativa total de la
muestra compactada. 2.125 2.083 2.124 2.139 2.074 2.156 Densidad BULK a 25°c INV E 733-13 2118.40 2076.35 2117.52 2132.68 2067.78 2149.13 Gsb
Densidad relativa total del
agregado 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 Gse
Densidad relativa efectiva del
agregado 2.343 2.343 2.343 2.343 2.343 2.343 Pba
Absorción de asfalto del agregado
(porcentaje por peso del agregado) 44.219 44.219 44.219 44.219 44.219 44.219 Gmm % de agua absorbida por volumen
INV E 733-13 0.71 0.35 0.53 1.13 2.66 1.05 % de vacíos con aire en la mezcla 5.14 7.03 5.18 4.50 7.41 3.77
volumen en cm3 557 567 562 526 513 566
Ø Análisis de estabilidad y flujo datos al mes de iniciados los ensayos
Con la información obtenida (ver tabla N°15) se trabaja con la lectura de carga y de flujo (1/100), se procede a realizar el análisis de estabilidad pasando la lectura de carga a Estabilidad en Libras/pulg2 y después a Kg/cm3, el flujo se trabaja solo con el dato
40 Tabla N°17 Análisis de estabilidad y flujo datos al primer mes de iniciados los ensayos
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
lectura de carga 84 79 58 72 60 100
flujo (1/100) 230 210 160 170 270 150
Estabilidad en Libras/pulg2 3788 3563 2616 3247 2706 4510
Estabilidad en Kg/cm3 1720 1618 1188 1474 1229 2048 Ø Datos crudos ensayos al mes 3
En la tabla N°18 se pueden observar los datos obtenidos al realizar los ensayos a las siguientes seis (6) briquetas, estas fueron expuestas a 3 meses de intemperie, se procede a realizar el análisis de densidades; para el análisis de densidades se trabaja con los datos de la altura de la briqueta, el Peso de la briqueta en aire seca, el Peso de la briqueta en aire SSS, peso briqueta agua, obteniendo los siguientes resultados que se pueden ver en la tabla N°19.
Esto se hace con el fin de poder identificar que tan compacta están nuestras muestras después de tres meses de estar expuestas a la intemperie, para analizar la concentración de agua, la concentración de asfalto tanto en la briqueta compactada como en los agregados, los poros en el agregado mineral, el porcentaje de poros en la mezcla compactada y en los agregados.
Tabla N°18 Datos ensayos realizados a las seis (6) briquetas a los tres meses
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Porcentaje de asfalto (%) 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 Altura de la briqueta (cm) 6.80 7.00 7.45 6.80 6.80 6.50 Peso de la briqueta en aire seca (g) 1121 1176 1133 1171 1183 1117 Peso de la briqueta en aire SSS (g) 1127 1185 1141 1175 1188 1121 peso briqueta agua (g) 653 627 646 625 605 679
lectura de carga 95 79 92 92 75 86
41
Ø Análisis de densidades al mes iniciados al mes 3
Tabla N°19 Análisis de densidades a los ensayos a los tres meses
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Gmb Densidad relativa total de la muestra compactada
2.365 2.108 2.289 2.129 2.029 2.527 Densidad BULK a 25°c INV E 733-13 2357.88 2101.20 2282.02 2122.70 2023.07 2519.57 Gsb Densidad relativa total del agregado 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 Gse Densidad relativa efectiva del agregado 2.343 2.343 2.343 2.343 2.343 2.343 Pba Absorción de asfalto del agregado (porcentaje
por peso del agregado)
44.219 44.219 44.219 44.219 44.219 44.219 Gmm Gmm Gravedad especifica de la mezcla asfáltica
RICE g/cm3
Ø Análisis de estabilidad y flujo datos al mes de iniciados los ensayos
Con la información obtenida (ver tabla N°18) se trabaja con la lectura de carga y de flujo (1/100), se procede a realizar el análisis de estabilidad pasando la lectura de carga a Estabilidad en Libras/pulg2 y después a Kg/cm3, el flujo se trabaja solo con el dato
obtenido no requiere ningún tipo de tratamiento de datos, el análisis de datos lo podemos observar en la tabla N°20, esto se hace con el fin de poder graficar y poder ver el comportamiento de deformación de la briqueta y el comportamiento del material y resistencia a los tres meses y así poder comparar con los otros ensayos.
Tabla N°20 Análisis de estabilidad y flujo datos a los tres meses de iniciados los ensayos
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
lectura de carga 95 79 92 92 75 86
flujo (1/100) 170 160 180 140 190 170
Estabilidad en Libras/pulg2 4285 3563 4149 4149 3383 3879
42
Ø Datos crudos ensayos al mes 6
En la tabla N°21 se pueden observar los datos obtenidos al realizar los ensayos en la universidad católica de Colombia a las siguientes seis (6) briquetas, estas fueron expuestas a 6 meses de intemperie, se procede a realizar el análisis de densidades, para el análisis de densidades se trabaja con los datos de la altura de la briqueta, el Peso de la briqueta en aire seca, el Peso de la briqueta en aire SSS, peso briqueta agua, obteniendo los siguientes resultados que se pueden ver en la tabla N°22.
Esto se hace con el fin de poder identificar que tan compacta están nuestras muestras después de seis meses de estar expuestas a la intemperie, para analizar la concentración de agua, la concentración de asfalto tanto en la briqueta compactada como en los agregados, los poros en el agregado mineral, el porcentaje de poros en la mezcla compactada y en los agregados.
Tabla N° 21 Datos ensayos realizados a las seis (6) briquetas a los seis meses
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Porcentaje de asfalto (%) 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 Altura de la briqueta (cm) 6.50 7.20 6.50 7.10 7.10 6.20 Peso de la briqueta en aire seca (g) 1078 1184 1054 1184 1170 1060 Peso de la briqueta en aire SSS (g) 1080 1194 1056 1188 1178 1064
peso briqueta agua (g) 552 614 524 622 614 538
lectura de carga 87 87 d 97 93 45
flujo (1/100) 160 160 d 170 210 190
Nota: d = briqueta destruida antes de realizarle los ensayos de laboratorio
43
Ø Análisis de densidades al mes iniciados al mes 3
Tabla N°22 Análisis de densidades datos de las seis (6) briquetas a los seis meses
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
Gmb Densidad relativa total de la muestra compactada
2.042 2.041 1.981 2.092 2.074 2.015 Densidad BULK a 25°c INV E 733-13 2035.54 2035.26 1975.26 2085.60 2068.24 2009.16 Gsb Densidad relativa total del agregado 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 1.160 Gse Densidad relativa efectiva del
agregado
Ø Análisis de estabilidad y flujo datos de las seis (6) briquetas a los seis meses
Con la información obtenida (ver tabla N°21) se trabaja con la lectura de carga y de flujo (1/100), se procede a realizar el análisis de estabilidad pasando la lectura de carga a Estabilidad en Libras/pulg2 y después a Kg/cm3, el flujo se trabaja solo con el dato
obtenido no requiere ningún tipo de tratamiento de datos, el análisis de datos lo podemos observar en la tabla N°23, esto se hace con el fin de poder graficar y poder ver el comportamiento de deformación de la briqueta y el comportamiento del material y resistencia a los seis meses y así poder comparar con los otros ensayos.
Tabla N°23 Análisis de estabilidad y flujo datos de las seis (6) briquetas a los seis meses
Briqueta n° 1 2 3 4 5 6
lectura de carga 87 87 d 97 93 45
flujo (1/100) 160 160 d 170 210 190
ESTABILIDAD EN Libras/pulg2 3924 3924 0 4375 4194 2030
44 Capítulo 5
Análisis de resultados y discusión
Análisis de resultados
· Análisis de densidades
Se puede ver en la figura N° 11 que las briquetas alcanzan su máxima densidad a los tres meses, los ensayos que se realizaron al mes, las briquetas muestran un comportamiento más estable, pero a los seis meses se puede ver que las briquetas pierden su estabilidad y el material se comienza a desprender.
Figura N° 11 Comparación densidades muestras iniciales, al mes, a los tres meses y a los seis meses.
· Análisis de poros en el agregado mineral
El porcentaje de vacíos en los agregados minerales aumenta hasta un 1.93% a los tres meses, pero su tendencia es a disminuir ya que al compactarse más las muestras y de acuerdo al contenido de asfalto, estas comienzan a ser selladas por el asfalto hasta alcanzar un mínimo como se puede observar en la figura N°12.
45 Figura N° 12 Comparación poros en el agregado mineral
· Análisis del porcentaje de poros de la muestra compactada
El porcentaje de vacíos con aire de la mezcla total aumenta al incrementarse el tiempo de exposición, debido al desprendimiento de material de la muestra y de perdida de asfalto permitiendo que estas se compacten más y sellen los poros o vacíos y estos se llenen con asfalto como se puede observar en la figura N°13.
Figura N° 13 Comparación porcentaje de poros de la muestra compactada
46 · Análisis del porcentaje de agua absorbida por volumen INV E 733-13
En la figura N° 14 se puede ver que el porcentaje de agua en las muestras es más alto en las muestras que no fueron expuestas a deterioro a la intemperie y este porcentaje de agua absorbida comienza a bajar de acuerdo al tiempo de exposición alcanzando su punto más bajo a los seis meses debido a que los materiales se compactan y el asfalto llena los vacíos y esto hace más impermeable el material.
Figura N° 14 Comparación porcentaje de agua absorbida por volumen INV E 733-13 · Análisis del Flujo de las muestras compactadas
En la figura Nº15 se puede observar que la deformación vertical del material es más elástica en las pruebas iniciales, su máxima deformación la alcanza a los tres meses y luego el comportamiento se vuelve más rígido al alcanzar el flujo promedio de deformación de acuerdo al diseño del material.
47 Figura N° 15 Comparación flujo muestras iniciales, al mes, a los tres meses y a los seis meses
· Análisis de estabilidad de las muestras compactadas
En la estabilidad de las briquetas se puede observar que las briquetas más compactas son las iniciales debido a que no han sido expuestas y sus agregados no han absorbido el asfalto, pero se puede ver como decrece debido a que son expuestas a la intemperie y los agregados comienzan a absorber asfalto y por consiguiente se desprenden agregados, y los agregados que quedan obtienen una capa de más asfalto lo cual provoca que las briquetas sean más rígidas y por consiguiente más compactas.
·
Figura N° 16 Comparación estabilidad muestras iniciales, al mes, a los tres meses y a los seis meses
48 Capítulo 6
Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones
Se evidencia que la máxima densidad que se obtuvo fue a los tres meses (2,23g/cm³) y a medida que avanza el tiempo se va perdiendo está a los seis meses (2,03g/cm³), por lo tanto, se podrían tomar muestras a futuro para evidenciar a que periodo se estabiliza dependiendo la vida útil del material, se estima que se deben realizar estos mismos ensayos a un año y dos años.
Se establece que, al exponer el material a los factores del medio ambiente como variaciones de temperatura y lluvias, al transcurrir el tiempo el material presenta un aumento en el porcentaje de compactación debido a que se disminuye la relación de vacíos, situación que mejora la condición del material del estudio a afectaciones por humedad.
El flujo máximo del material o deformación vertical es alcanzado luego de tres meses (2,15mm) después de este tiempo se vuelve más rígido y queda dentro del promedio del presente estudio del material, momento a partir del cual se presenta un aumento en su rigidez la cual, aunque presento un cambio cumple con los parámetros establecidos en las especificaciones y normatividad evaluada en el estudio realizado.
49 Recomendaciones
Se recomienda el uso de la base estabilizada con asfalto como optimo reemplazante de materiales granulares en las vías siempre y cuando esté protegido con una capa de rodadura o asfalto más fino para al no quedar expuestas a factores del medio ambiente sea mucho más resistente y durable.
El material es óptimo para utilizarse en vías que tienen alto flujo vehicular de carga pesada, ya que por su flujo se puede concluir que soporta altas cargas vehiculares y es también útil para protección de redes que se encuentran con cota superficial.
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IDU Información general de la malla vial de Bogotá (2012). [Base de datos]. Bogotá Colombia. Diagnóstico de la infraestructura vial actual en Colombia
Disponible en: http://www.idu.gov.co/web/guest/malla_inventario
52 ANEXOS
Anexos N°1
53 Anexo N°2
